网络编程day01(IP地址、Socket、端口号)

目录

【1】IP地址

1》基本概念

IP地址

NAT设备(网络地址转换)

DHCP服务器(动态主机配置协议)

2》网络号/主机号(二级划分)

3》IP地址分类

特殊地址

4》子网掩码

5》三级划分

【2】socket

1》socket发展

2》socket介绍

3》为什么需要socket?

4》socket类型

【3】端口号


【1】IP地址

1》基本概念

IP地址

1> IP地址是Internet中主机的标识

2> Internet中的主机要与别的机器通信必须具有一个IP地址

3> IP地址为32位(IPv4)或者128位(IPv6)

NAT:公网转私网、私网转公网

4> IPv4表示形式:常用点分十进制形式,如202.38.64.10,最后都会转换为一个32位的无符号整数。

NAT设备(网络地址转换)

**功能:**NAT设备的主要功能是将内部私有IP地址转换公共IP地址,或反向操作,以便在局域网和外部网络(如互联网)之间进行通信。

**工作原理:**当局域网内的设备访问互联网时,NAT设备记录设备的内部IP地址和源端口,并用公共IP地址转换。

响应的流量也会经过NAT设备,NAT通过记录的映射关系将数据包发送回正确的内部设备。

**作用对象:**NAT设备用于管理与外部网络(如互联网)的通信,通常作为路由器的一部分。

DHCP服务器(动态主机配置协议)

**功能:**DHCP服务器的主要任务是自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器ip等网络配置给网络中的设备(客户端),简化网络管理。

**工作原理:**当一个设备(如电脑或手机)首次连接到网络时,它会发送一个DHCP请求。DHCP服务器接收到请求后,从预设的IP地址池中分配一个可用的IP地址,并返回给客户端。

**作用对象:**DHCP服务器专注于局域网内部的IP地址管理。

2》网络号/主机号(二级划分)

IP地址的组成

IP地址 = 网络号 + 主机号

**网络号:**代表某个完整的网段(范围)

**主机号:**代表某个独立的主机ID,同一局域网不能重复(精确地址)

3》IP地址分类

A类:(0.0.0.0~127.255.255.255)(默认子网掩码:255.0.0.0)

第一个字节为网络号,后三个字节为主机号(一个字节占8位)。**该类IP地址的第一个字节的第一位固定为 "0",**所以地址的网络号取值在0~127之间(00000000~01111111)。

一般用于大型网络,主机号取值在0~2^24之间。127.0.0.1:本机回环地址

B类:(128.0.0.0~191.255.255.255)(默认子网掩码:255.255.0.0)

前两个字节为网络号,后两个字节为主机号。**该类IP地址的第一个字节的前两位固定位"10",**所以地址的网络号取值在128~191之间。

一般用于中等规模网络。

C类:(192.0.0.0~223.255.255.255)(默认子网掩码:255.255.255.0)

前三个字节位网络号,最后一个字节为主机号。该类IP地址的第一个字节的前三位固定为"110",所以地址的网络好取值在192~223之间。

一般用于小型网络。
D类: (224.0.0.0- 239.255.255.255) 是多播地址。

该类IP地址的最前面为"1110",所以地址的范围取值于224~239之间。

一般用于组播用户 ,组播通信**。**

E类:是保留地址。该类IP地址的最前面为"1111",所以地址的取值于240~247之间。

一般是一些保密单位用得到 ,平时基本不会用到
A类:1.0.0.1~126.255.255.254

B类:128.0.0.1~~191.255.255.254

C类:192.0.0.1~~223.255.255.254

D类(组播地址):224.0.0.1~~239.255.255.254

特殊地址

**0.0.0.0:**在服务器中,0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址,如果一个主机有两个IP地址,192.168.1.1和10.1.2.1,并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0.0.0,那么通过两个ip地址都能访问该服务。

**127.0.0.1:**回环地址/环路地址,所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。

**网络地址:每一个网段主机号为0的地址;**如:192.168.50.126--->192.168.50.0

他是网络中的一个特殊地址,不能被分配给任何具体的主机。

广播地址:主机号最大的地址是该网段的广播地址 如:192.168.50.255 这是C类

如:B类:130.223.255.255

全网广播地址:255.255.255.255,该地址不能随便用,会影响到整个网络

4》子网掩码

子网掩码:是一个32位的整数,作用是将某一个IP划分成网络地址和主机地址

子网掩码长度是和IP地址长度完全一样;

网络号全为1,主机号全为0

公式:网络地址=IP & MASK(子网掩码)

主机地址= IP& ~MASK

例:

192.168.50.168 255.255.255.0

192.168.50.168 & 255.255.255.0 = 192.168.50.0

192.168.50.168 & ~255.255.255.0 = 192.168.50.168 & 0.0.0.255 = 0.0.0.168

练习:

练习一 :B类地址的子网掩码怎么写?255.255.0.0

练习二 :B类地址,同一网段最多可以连接多少个主机?2^16-2=65536-2

练习三 :已知一个子网掩码号为255.255.255.192,问:最多可以连接多少台主机?

子网掩码特点:网络号全为1,主机号全为0

192==》1100 0000 26-2

练习四 :一个IP地址为192.168.3.183 ,计算其网络号与主机号

C类:255.255.255.0

网络号:192.168.3.0

主机号:0.0.0.183

练习五 : 如果有800台电脑, 在不浪费ip情况下, 选用哪个网段?B

5》三级划分

作用: 重新划分网络号和主机号 , 也就是重新组网 , 从而 提高资源利用率

二级划分 IP :IP地址= 网络号 + 主机号

三级划分 IP : IP地址**= 网络号 +** 子网号 + 主机号

笔试1:某公司有四个部门:行政、研发1、研发2、营销,每个部门各50台计算机接入公司局域网,如果要在192.168.1.0网段为每个部门划分子网,子网掩码应该怎么设置,每个子网的地址范围分别是什么?(4个部门之间不能通信)
C类:254

192.168.1.0000 0000

行政:192.168.1.00 00 0000-192.168.1.00 11 1111--》192.168.1.0-192.168.1.63

研发一:192.168.1.01 00 0000-192.168.1.01 11 1111--》1****92.168.1.64-192.168.1.127

研发二:192.168.1.10 00 0000-192.168.1.10 11 1111--》192.168.1.128-192.168.1.191

营销:192.168.1.11 00 0000-192.168.1.11 11 1111-》192.168.1.192-192.168.1.255

子网掩码:255.255.255.11 00 0000===》255.255.255.192

有两台电脑主机,在最少浪费IP地址的情况下.将172.16.14.4与172.16.13.2划归为同一网段,则子网掩码应该设置为 225.255.252.0

B类

172.16.0000 1110.4

172.16.0000 1101.2

三级划分:网络号(172.16)+子网号(二进制0000 11)+主机号(自己的)

255.255.1111 11 00.0==》255.255.252.0

【2】socket

1》socket发展

1)1982 - Berkeley Software Distributions 操作系统引入了socket作为本地进程之间通信的接口

2)1986 - Berkeley 扩展了socket 接口,使之支持UNIX 下的TCP/IP 通信

3)现在很多应用 (FTP, Telnet) 都依赖这一接口

2》socket介绍

(1)socket 是一个编程接口

(2)是一种特殊的文件描述符 (everything in Unix is a file)

(3)socket是一种通信机制,并不仅限于TCP/IP协议

(4)面向连接 (Transmission Control Protocol - TCP/IP)

(5)无连接 (User Datagram Protocol -UDP 和 Inter-network Packet Exchange - IPX)

3》为什么需要socket?

1.普通的I/O操作过程 :打开文件->读/写操作->关闭文件

2.TCP/IP协议被集成到操作系统的内核中,引入了新型的"I/O"操作 ----->进行网络通信的两个进程在不同的机器上,如何连接? 网络协议具有多样性,如何进行统一的操作 ?

需要一种通用的网络编程接口:Socket

4》socket类型

流式套接字(SOCK_STREAM) TCP

提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务,数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。 内设置流量控制,避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流 ,无长度限制。

数据报套接字(SOCK_DGRAM) UDP

提供无连接服务。 数据包 以独立数据包的形式被发送,不提供无差错保证,数据可能丢失或重复,顺序发送,可能乱序接收。

原始套接字(SOCK_RAW)

可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问,还有一些ping命令

【3】端口号

● 为了区分一台主机接收到的数据包应该转交给哪个进程来进行处理 ,使用端口号来区分

● TCP端口号与UDP端口号独立**(UDP port为8888,TCP port也可为8888 )**

● 端口号一般由IANA (Internet Assigned Numbers Authority) 管理

● 端口用两个字节 来表示

众所周知端口(被占用):1~1023(1~255之间为众所周知端口,256~1023端口通常由UNIX系统占用)

已登记端口:1024~49151(----可用来建立与其它主机的会话----)

动态或私有端口:49152~65535 --固定某些服务使用--


今天的分享就到这里结束啦,如果有哪里写的不好的地方,请指正。

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